王秀明_龍卷基本知識

1、 1 1、龍卷的基本知識、龍卷的基本知識 2 2、龍卷的探測、龍卷的探測 3 3、龍卷預(yù)警、龍卷預(yù)警 4 4、個例介紹、個例介紹引至魏秀文(氣象1993)Comparison of Tornado Events Supercell (rotating updraft)tornado龍卷和龍卷氣旋 龍卷或稱為龍卷風(fēng)是一種和強(qiáng)烈對流云相伴出現(xiàn)的具有垂直軸的小范圍小范圍強(qiáng)烈渦旋強(qiáng)烈渦旋。當(dāng)有龍卷時(shí)，總有一個如同“象鼻子”一樣的漏斗云柱漏斗云柱（呈圓錐形或繩索形）掛自對流云低，盤旋而下，有的能伸到地面或水面，有的卻時(shí)隱時(shí)現(xiàn)或懸掛在空中。 龍卷的水平尺度 地面上地面上，龍卷直徑幾米到幾百米之間，最大可達(dá)

2、最大可達(dá)1km左右左右 150 m 8 km 在在2-3km高度處高度處，大多數(shù)龍卷的直徑的直徑為1km左右，再往上，直徑更大，可達(dá)3-4km，最大可達(dá)10km。龍卷生命史 龍卷持續(xù)的時(shí)間很短，一般為幾分鐘到幾十分鐘，空中漏斗生命史更短，陸龍卷持續(xù)時(shí)間多在15-30分鐘分鐘左右，空中漏斗平均持續(xù)時(shí)間是12分鐘分鐘。Fujita龍卷等級F等級最大風(fēng)速(m/s)最大風(fēng)速km/h預(yù)期損害F018-3365-120輕微F133-50120-180中等F250-70180-252相當(dāng)大相當(dāng)大F370-92252-331嚴(yán)重嚴(yán)重F492-117331-420巨大F5117-143420-514難以想象龍卷

3、風(fēng)等級龍卷風(fēng)是對流云產(chǎn)生的破壞力極大的小尺度小尺度災(zāi)害性天氣，它的直徑一般從幾十米到幾百米幾十米到幾百米，一般用FPP等級來確定龍卷風(fēng)的強(qiáng)度，圖表6-1所示。 表6-1 FPP等級 等 級 F（最大風(fēng)速km/h） P（路徑長度km） p（路徑寬度km） 大于60 小于0.6 小于5 0 60116 0.6-1.5 5-15 1 117181 1.6-5.0 16-50 2 182253 5.1-16.0 51-160 3 254332 16.1-50 0.2-0.5 4 333419 51-160 0.6-1.5 5 420512 161-207 1.6-5.0 6 5.1-16.0引至htt

4、p://noaastory/book.html龍卷按強(qiáng)度分類龍卷按強(qiáng)度分類From Tornado Project websiteWeak Tornadoes 69%Strong Tornadoes 29%Violent Tornadoes 2%40%14% for 2001-2005110/10 2006超級單體概念模型(Lemon Doswell)龍卷氣旋的形成jzvizuSkWSyvxudtdH)(水平渦度方程水平渦度方程水平風(fēng)垂直切變水平風(fēng)垂直切變SRH storm relative Helicity龍卷的形成龍卷的形成 環(huán)境垂直渦度的環(huán)境垂直渦度的集

5、中集中 中氣旋的中氣旋的加強(qiáng)加強(qiáng) 中氣旋的中氣旋的集中集中 中氣旋的中氣旋的下降下降RFD Rear flank downdraftFFD Forward flank downdraft對中氣旋的向下拖曳作用輻合：focus mesosyclones base形成云墻強(qiáng)上升氣流使得地面低壓形成 中氣旋加速緊縮下降pulls the focused mesocyclone downCondensation visible funnel龍卷基本知識 1、我國龍卷的分布及頻數(shù) 2、龍卷的形態(tài)及尺度 3、龍卷生命史 4、龍卷的等級 5、龍卷分類 6、龍卷氣旋的形成龍卷探測0.540m/秒秒風(fēng)速測量范圍

6、：070m/s 風(fēng)速測量范圍TOTO (the TOtable Tornado Observatory),anemometers, pressure sensors and humidity sensors1980年設(shè)計(jì) 1987年后不再使用 重心高，被一個弱龍卷側(cè)撞就翻了 超過150km兩個人在30s內(nèi)抬至龍卷可能移過的地方Tornado MeasurementsFrom Lee et al. (2004 SLS Conf.) Hardened In-situ Tornado Pressure Recorder (HITPR)Data from an F4 tornadoVortex Fie

7、ld ExperimentTornado MeasurementsFrom V2 SOD中氣旋WSR-88D 觀測:空間分辨率不夠大，能觀測到鉤狀回波和中氣旋，但是還不能探測龍卷From Alexander and Wurman, 2005 - MWR雷達(dá)觀測龍卷雷達(dá)觀測龍卷(車載雷達(dá) x波段)From Alexander and Wurman 2005 - MWR 這可能是雷這可能是雷達(dá)觀測的有達(dá)觀測的有多個吸管渦多個吸管渦旋結(jié)構(gòu)的龍旋結(jié)構(gòu)的龍卷卷From Wurman 2002 - WAFScales of RotationWithin a tornadic storm, especial

8、ly supercells, there can be many scales of rotation present:Mesocyclone 2-7 km in scale most often detectable by Doppler radarTornado - 100 1000 m in scale very often not detectable by Doppler radar will show up as a TVS more on this later.Suction vortices 1 50 m in scale only recently observed in h

9、igh-resolution Doppler radar有利龍卷的地面環(huán)流 CAPE Shear Moisture Trigger 一般強(qiáng)對流風(fēng)暴需要的條件1/32volumevelocity中氣旋離開雷達(dá)距離km 弱 中等 強(qiáng)1012.44 18.19 22.84 2012.32 17.98 22.61 3012.21 17.77 22.38 404012.09 12.09 17.56 17.56 22.15 22.15 5011.97 17.34 21.92 6011.86 17.13 21.69 7011.74 16.92 21.45 8011.62 16.70 21.22 909011

10、.51 11.51 16.49 16.49 20.99 20.99 10011.39 16.28 20.76 11011.27 16.06 20.53 12011.15 15.85 20.30 13011.04 15.64 20.06 14010.92 15.43 19.83 15010.80 15.21 19.60 表一 識別中氣旋的判據(jù)TVS定義定義 旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)速度 35m/s 60-100km35m/s 60-100km 45m/s 45m/s 小于小于60km60km 維持時(shí)間維持時(shí)間 伸展高度伸展高度 2 2個仰角個仰角只有強(qiáng)大的龍卷和靠近雷達(dá)的龍卷才能探測到相應(yīng)的TVS P137

11、 P137 TVS產(chǎn)品 61 不先識別中氣旋不先識別中氣旋 切變段切變段 二維渦旋二維渦旋( (3 3個個 1 1度度 500m 500m ) ) 三維渦旋三維渦旋( (2 2個個 相隔相隔1 1個仰角個仰角 渦旋質(zhì)心渦旋質(zhì)心2.5km2.5km) ) 縱橫比縱橫比 多個閾值多個閾值 TVSTVS與與ETVS(0.5ETVS(0.5度仰角度仰角 600m)600m)p213p213TVS Tornado/tornadic vortex signatureGate to gate shearside by side inbound and outbound velocities 空中的強(qiáng)中氣旋，

12、不是真正的龍卷TVS結(jié)合DCS(debris cloud signature)F1級一下的龍卷常常不具有TVS的特征，因?yàn)樗３２皇侵袣庑齼?nèi)產(chǎn)生的龍卷，而是gustnadoTVS與龍卷警報(bào)與龍卷警報(bào) 1、一旦探測到、一旦探測到TVS立即發(fā)布龍卷警報(bào)立即發(fā)布龍卷警報(bào) 2、中氣旋伴有、中氣旋伴有明顯的相鄰方位角切變明顯的相鄰方位角切變，即，即使沒有滿足使沒有滿足TVS的所有指標(biāo)，也應(yīng)發(fā)布龍的所有指標(biāo)，也應(yīng)發(fā)布龍卷警報(bào)卷警報(bào)T2T3Radial VelocityReflectivityT2T3T3T2 Short-lived weak tornadoes along the leading edge

13、 of strong squall lines. Sometimes associated with intersecting boundaries.Boundary Short-lived weak tornadoes along the leading edge of strong squall lines. Sometimes associated with intersecting boundaries.was seen or is forming nearbyconditions have created a significant risk for tornado.Role of

14、Building Chairs & Floor Captains Building Chairs & Floor Captains “direct traffic” Guide visitors, students and others who may not be familiar with building to shelter area Monitor security of buildingHow will you be Notified? Buildings with fire alarm panel or other public address systems w

15、ill receive a verbal announcement. Buildings with no PA systems will be notified by manual alarms (whistles) on each floor of the buildingNOAA MapRadar Preparation WarningU.S. tornado deaths per million of people since 1875. From Brooks and Doswell 200116kmRoanoke, IL Tornado 19:41Roanoke, IL Parson

16、s PlantStorm shelterRoanoke, IL Tornado Path 19:36 19:43 UTC Roanoke, IL Tornado Path 19:38 19:44 UTC 500hPa 20040713_18 Trough Surface 20040713 1519明顯的逆溫層 950hPa明顯的變干 1000hPa S 2m/s 900hPa W 12m/s 10m/s的切變Thompson1993等研究表明，切變0-1km 5.5-9.5m/s 0-6km 3-4m/s this case 0-1km 10m/s 0-6km 4m/sCIN 20040713_191901 vis17271740KILX 13 July 2004 1941 UTC 0.5 degree reflectivityJuly 13, 2004 Roanoke